强夯法和强夯置换法

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强夯法和强夯置换法

强夯法和强夯置换法是地基处理中常用的两种技术,主要用于提高地基承载力、减少沉降和改善土体性能。

强夯法是一种动力固结方法,通过起重设备将重锤提升至一定高度后自由下落,对地基土施加巨大的冲击能量。这种方法能够有效压实土层,增强土体的密实度和强度,同时降低其压缩性。强夯法适用于砂土、粉土、低饱和度的粘性土、杂填土等地基类型。其优点在于施工设备简单、成本较低、效果显著,尤其适合大面积地基处理。然而,强夯法可能会对周围环境造成一定的振动影响,因此在敏感区域需采取减震措施。

强夯置换法是在强夯法的基础上发展而来的一种改进技术,主要针对高饱和度软弱土层(如淤泥、淤泥质土等)。该方法通过强夯将粗颗粒材料(如碎石、块石)挤入土层中形成竖向置换柱体,与周围土体共同组成复合地基。强夯置换法不仅能提高地基承载力,还能显著改善软弱土层的排水条件,加速地基固结。此方法特别适用于需要处理深厚软土地基的工程,且在某些情况下可以替代桩基础,从而降低成本。

两者的主要区别在于:强夯法主要依靠夯实作用来提高土体强度,而强夯置换法则通过在土体中形成置换柱来构建复合地基。根据具体工程地质条件和设计要求db11/t 1832.8-2022标准下载,选择合适的地基处理方法至关重要。

采用强夯加固多孔隙、粗颗粒、非饱和土是基于动力密实的机理,即用冲击型动力荷载,使土体中的孔隙减小,土体变得密实,从而提高地基土强度。非饱和土的夯实过程,就是土中的气相(空气)被挤出的过程,其夯实变形主要是由于土颗粒的相对位移引起。

巨大的冲击能量在土中产生很大的应力波,破坏了土体原有的结构,使土体局部发生液化并产生许多裂隙,增加了排水通道,使孔隙水顺利逸出,待超孔隙水压力消散后,土体固结。由于软土的触变性,强度得到提高。

饱和土的压缩性产生液化渗透性变化触变恢复

Menard根据强夯法的实践,首次对传统的固结理论提出了不同的看法,认为饱和土是可压缩的新机理。归纳成四点:

夯击一遍的情况†夯击三遍的情况

Menard对强夯中出现的现象,又提出了一个新的弹簧活塞模型,对动力固结的机理作了解释。

静力固结理论模型动力固结理论模型

静力固结和动力固结理论对比

采用强夯将碎石整体挤入淤泥中,其作用机理类似于换土垫层

通过强夯将碎石填筑土体中,其作用机理类似于振冲法等形成的碎石桩

一般可按下列公式估算有效加固深度:

——有效加固深度(m);  ——夯锤重(t);   ——落距(m);——系数,须根据所处理地基土的性质而定,对软土可取0.5,对黄土可取0.34~0.5。

注:强夯法的有效加固深度应从最初起夯面算起

单位夯击能=N*M*h/A

强夯和强夯置换的单位夯击能应根据地基土类别、结构类型、荷载大小和要求处理的深度等综合考虑,并可通过试验确定。

强夯置换单击夯击能在可行性研究或初步设计时可按图中的实线(平均值)与虚线(下限)所代表的公式估计:

在最佳夯击能作用下,地基中出现的孔隙水压力达到土的自重压力。

粘性土——根据孔隙水压力的叠加值来确定砂性土——可绘制孔隙水压力增量与夯击击数(夯击能)的关系曲线来确定

强夯夯击点位置可根据基底平面形状,采用等边三角形、等腰三角形或正方形布置。夯击点布置时应考虑施工时吊机的行走通道。强夯置换墩位布置宜采用等边三角形或正方形。对独立基础或条形基础可根据基础形状与宽度相应布置。

强夯和强夯置换处理范围应大于建筑物基础范围,具体的放大范围,可根据建筑物类型和重要性等因素考虑决定。对一般建筑物,每边超出基础外缘的宽度宜为设计处理深度的1/2~2/3,并不宜小于3m。

强夯第一遍夯击点间距可取夯锤直径的2.5~3.5倍,第二遍夯击点位于第一遍夯击点之间,以后各遍夯击点间距可适当减小。对处理深度较深或单击夯击能较大的工程,第一遍夯击点间距宜适当增大。一般根据地基土的性质和要求处理的深度而定,以保证使夯击能量传递到深处和保护邻近夯坑周围所产生的辐射向裂隙为基本原则。

强夯夯点的夯击击数,应按现场试夯得到的夯击击数和夯沉量关系曲线确定,且应同时满足下列条件: (1)最后两击的平均夯沉量不宜大于下列数值:当单击夯击能量小于4000kN·m时为50mm;当夯击能为4000~6000kN·m时为100mm;当夯击能大于6000kN·m时为200mm;  (2)夯坑周围地面不应发生过大隆起;(3)不因夯坑过深而发生起锤困难。

强夯置换夯点的夯击次数应通过现场试夯确定,且应同时满足下列条件:(1)墩底穿透软弱土层,且达到设计墩长;(2)累计夯沉量为设计墩长的1.5~2.0倍;(3)最后两击的平均夯沉量不大于强夯的规定值。

夯击遍数应根据地基土的性质确定,可采用点夯2~3遍,对于渗透性较差的细颗粒土,必要时夯击遍数可适当增加。最后再以低能量满夯2遍,满夯还可采用轻锤或低落距锤多次夯击,锤印搭接。

强夯夯点的夯击击数,应按现场试夯得到的夯击击数和夯沉量关系曲线确定,且应同时满足下列条件: (1)最后两击的平均夯沉量不宜大于下列数值:当单击夯击能量小于4000kN·m时为50mm;当夯击能为4000~6000kN·m时为100mm;当夯击能大于6000kN·m时为200mm;  (2)夯坑周围地面不应发生过大隆起;(3)不因夯坑过深而发生起锤困难。

国际度假区酒店群模板工程施工方案各遍间的间歇时间取决于加固土层中孔隙水压力消散所需要的时间

砂性土消散快间歇时间短连续夯粘性土消散慢间歇时间长设置袋装砂井加速消散

测试工作一般有以下几个方面内容:地面及深层变形孔隙水压力侧向挤压力振动加速度

我国绝大多数强夯工程只具备小吨位起重机的施工条件,所以只能使用滑轮组起吊夯锤,利用自动脱钩的装置,如下图,使锤形成自由落体。

强夯施工结束后应间隔一定时间方能对地基加固质量进行检验,对碎石土和砂土地基,其间隔时间可取7~14d;对粉土和粘性土地基可取14~28d。强夯置换地基的间隔时间可取28d。

强夯处理后的地基竣工验收时,承载力检验应采用原位测试和室内土工试验;强夯置换后的地基,承载力检验除应采用单墩载荷试验检验外sy/t 6367-2020 石油天然气钻采设备 钻井设备的检验、维护、修理和再制造,尚应采用动力触探等有效手段查明置换墩着底情况及承载力与密度随深度的变化,对饱和粉土地基允许采用单墩复合地基载荷试验代替单墩载荷试验。

竣工验收承载力检验的数量,应根据场地复杂程度和建筑物的重要性确定,对于简单场地上的一般建筑物,每个建筑地基的载荷试验检验点不应少于3点;对于复杂场地或重要建筑地基应增加检验点数。强夯置换地基载荷试验检验和置换墩着底情况检验数量均不应少于墩点数的1%,且不应少于3点。检测点位置可分别布置在夯坑内、夯坑外和夯击区边缘。检验深度应不小于设计处理的深度。

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